没有视杆和视锥细胞，眼睛如何感知时间
眼睛有两项利用光的功能。一项是成像视觉，主要由视杆和视锥细胞负责。另一项是非成像视觉：探测整体光照水平，以设定身体的每日时钟、抑制褪黑素并控制瞳孔[3]。承担第二项功能的关键细胞是内在光敏视网膜神经节细胞，简称ipRGC。它们属于神经节细胞——其纤维构成视神经——但同时还含有黑视蛋白，这种色素使它们能直接对光作出反应[3][4]。
这种安排意味着昼夜节律系统不必等待视杆和视锥细胞报告光线。ipRGC自身就能感光，同时也接收来自视网膜外层的输入，因此它们充当向大脑时钟输送信号的光探测枢纽[3]。在人类中，研究者通过褪黑素抑制和瞳孔对光反射间接研究ipRGC的功能，近来还通过直接描述这些细胞的形态和光反应来加以研究[4]。
从眼睛到时钟的通路
ipRGC沿一束名为视网膜下丘脑束的特定神经纤维发送信号，该束投射到容纳昼夜节律时钟的脑区[3]。这条束是光线到达时钟的解剖通路。由于它与主要视觉通路分开，即使成像系统严重受损，它仍能继续工作。
同一非成像系统还驱动光诱导的褪黑素抑制，褪黑素是发出生物夜间信号的激素[3]。这就是为什么没有意识光感的盲人，其褪黑素分泌仍能被强光压低，以及为什么褪黑素的时序仍能与昼夜周期保持同步。
视锥细胞缺失时会发生什么
先天性全色盲是一种视锥系统功能失常的疾病。患者对光极度敏感，常回避白天光线，这意味着他们的眼睛总体接收的光少得多[2]。在一组七名经基因确诊的病例系列中，研究者发现所有人都有规律的休息-活动模式，而在那些能测到暗光褪黑素起始的人中，同步的相位角——褪黑素节律与睡眠之间的时间关系——正常[2]。该群体整体上表现出晚睡型倾向和一些睡眠问题，但核心发现是，尽管缺乏功能性视锥细胞，行为和激素层面的同步仍保持规律[2]。
这与ipRGC通路承担同步关键工作的观点一致。患者严重避光减少了其光照暴露，但其节律仍保持有序，提示剩余的感光细胞已足够[2]。该研究是一个小型病例系列，因此它描述的是这七个人的观察结果，而非证明每个视锥功能障碍者都如此。
蓝光为何重要，以及不确定性何在
黑视蛋白对短波长最敏感，大致是460–480纳米范围的蓝光[5]。这种光谱敏感性是实际干预的基础：在一项针对健康成人的小型研究中，佩戴阻挡500纳米以下波长的眼镜可防止强光在夜间抑制褪黑素[5]。该眼镜将光强度降低约一半，戴镜时的褪黑素水平与暗光条件无显著差异[5]。这支持了ipRGC-黑视蛋白系统是光线影响褪黑素的主要途径的观点，尽管该研究规模小且为短期。
然而，并非所有光反应都纯粹由黑视蛋白驱动。在持续光照下瞳孔对光反射的研究中，ipRGC预期的短波长特征并不总是明显，视锥光感受器在某些条件下似乎也有贡献[1]。这并不削弱ipRGC在同步和褪黑素抑制中的作用；它意味着非成像系统会根据光照环境整合来自多种受体的信号[1][3]。对于盲人或缺乏视锥细胞的小鼠，ipRGC提供关键的光输入，但其他受体如何调节该输入的细节仍在研究中。
本文引用的文献
眼部光照对人体自主功能的影响：内在光敏视网膜神经节细胞敏感性与一天中时间的作用
在健康人中，持续光照下光线对心脏负荷和瞳孔对光反射的影响并未一致显示预期的短波长ipRGC特征，提示视锥细胞也根据光照条件参与非视觉光反应。
无视锥介导视觉者的睡眠与昼夜节律表型：五名<i>CNGB3</i>和两名<i>CNGA3</i>患者的病例系列
在七名先天性全色盲且视锥细胞功能失常的患者中，休息-活动模式规律，能测到暗光褪黑素起始者的褪黑素同步相位角正常，尽管其光照暴露严重减少。
昼夜节律光感受的比较神经学：有视觉与天然盲哺乳动物中的视网膜下丘脑束（RHT）
由含黑视蛋白的内在光敏视网膜神经节细胞驱动的视网膜下丘脑束，在有视觉和天然盲哺乳动物中均介导昼夜节律同步、褪黑素抑制、瞳孔反射及睡眠/觉醒效应。
人类视网膜的内在光敏视网膜神经节细胞
表达黑视蛋白的人类内在光敏视网膜神经节细胞在非成像视觉中起关键作用，包括昼夜节律同步和褪黑素抑制，其反应已通过褪黑素抑制和瞳孔对光反射间接表征。
蓝光阻挡眼镜减弱健康日本成人光诱导的褪黑素抑制
在七名健康成人中，过滤500纳米以下波长的蓝光阻挡眼镜减弱了强光诱导的褪黑素抑制，戴镜时的褪黑素水平与暗光条件无显著差异。